JPH0384151A - 半ダイヤフラムによる鉄骨柱ボックス材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、密閉された箱形断面の鋼製柱状体内に、補強
用ダイヤフラムが所定の間隔を置いて溶接された建築用
鉄骨柱ボックス材のうち、特に該ボックス材の四面では
なく、−面にのみプレースや梁材等が接合されるような
部分のボックス材に適用される半ダイヤフラムを用いた
鉄骨柱ボックス材に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より建築鉄骨等の鋼構造物として、箱形断面の鋼製
柱状体内に補強用のダイヤフラムを所定の間隔を置いて
溶接した鉄骨柱ボックス材が広く知られている。このボ
ックス材の製造に際しては、該ボックス材の四面を形成
するフランジとウェブとを組立て溶接する工程において
、所定間隔毎に配置されたダイヤフラムの四辺をエレク
トロスラグ溶接等によりフランジ及びウェブの内周面に
対して溶接するが、そのための工法として例えば特公昭
５０−３５４８７号、特開昭６１−１６２２７３号、特
開昭６１−１８０６７９号、特開昭６２−５７７７８号
、特開昭６２−５７７７９号及び特開昭６２−５７７８
０号などが知られている。

〔発明が解決すべき課題〕

ところで、前記のような従来のボックス材は、第１０図
に示すように、ボックス材１の外周の二乃至四面に梁材
２が接合される場合の補強強度を前提としている。その
ため従来では、梁材２がボックス材１の二乃至四面に接
合される場合はもとより、梁材２がボックス材１の一面
のみに接合されるような場合であっても、全て内部のダ
イヤフラム３は四辺がボックス材１の内周面に夫々溶接
されるような構造となっている。

しかしながら、ダイヤフラムはボックス材に対する梁材
２からの応力が適切に伝達されることを目的として設け
られるものであるから、梁材等の接合される高さの関係
から、例えば第１図に示すように、梁材２がボックス材
１０の一面のみ接合される場合、内部のダイヤフラム１
１は、その設計応力を適切に伝達できるものであれば、
必ずしもその四辺が溶接される必要はなく、このような
場合にはダイヤフラム１１の形状を、四辺のうちいずれ
か一辺がボックス材１０内面に対して非溶接辺１３とな
っているような、半ダイヤフラム形とすることが可能で
ある。勿論このようなダイヤフラムでは、−辺がボック
ス材１０に対して非溶接辺１３となっているので、この
部分の溶接を省略できることにより、従来のように必ず
四辺を溶接する工程に比較して、溶接工程に伴う作業能
率の向上とコストの低減化を図ることができる。

しかしながらこのような三辺溶接により半ダイヤフラム
を用いる場合には、ボックス材における梁材等の接合辺
に対して半ダイヤフラムの三辺をどのような配置関係の
もとに溶接すべきかということが問題とされる。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１に記載の発明に係るボックス材は、前、述の目
的を達成するために、ボックス材の外周面の一面にのみ
梁材等が接合される部分の前記ダイヤフラムを、三辺が
ボックス材内周面の三面と溶接され、残る一辺がボック
ス材内周面の一面とは隔離した非溶接辺とされる半ダイ
ヤフラムとし、該半ダイヤフラムをその非溶接辺と平行
した上端溶接辺がボックス材の前記梁材等接合面と対応
するような向きでボックス材内周面に前記上端溶接辺と
両側溶接辺とが夫々三辺溶接されることを特徴としてい
る。

また請求項２及び３に記載の発明の係るボックス材では
、半ダイヤフラムの三つの溶接辺のうち、いずれも平行
する一対の両側溶接辺を密閉されたボックス材の内部に
おいてエレクトロスラグ溶接する際に、その溶接が適切
に行えるようにするために、該両側溶接辺の凹溝下端に
、エレクトロスラグ溶接ノズルの先端を該凹溝の下端中
心位置へセットできるような案内窪みをもった溶接スタ
ートタブを設けることを特徴としている。

（作用〕 請求項１に記載の発明に係るボックス材においては、三
辺を溶接辺として一辺を非溶接辺とする半ダイヤフラム
を、その非溶接辺と平行した上端溶接辺がボックス材の
単一梁材等接合面と対応するような向きでボックス社内
に三辺溶接するようにしたので、該単一梁材等からボッ
クス材に伝達される応力を、内部の半ダイヤフラムが梁
材等接合面と対応した正面の上端溶接辺とその両側にお
ける平行した一対の両側溶接辺とを介してボックス材に
正しく伝達することができ、該半ダイヤフラムをもった
ボックス材によって充分に梁材等の設計応力に対応する
ことができる。

また請求項２に記載の発明に係るボックス材では、半ダ
イヤフラムにおける三つの溶接辺のうち、溶接作業を効
率よく行えることを目的として、平行する一対の両側溶
接辺をエレクトロスラグ溶接する際に、両側溶接辺の凹
溝下端には該凹溝中心線と合致する溶接ノズルの案内窪
みをもった溶接スタートタブが設けられているので、両
側溶接辺の下端が位置する非溶接辺がボックス社内の外
部からは確認できない中空部分にあっても、前記スター
トタブに溶接ノズルの先端をセットしてからエレクトロ
スラグ溶接をスタートさせることができ、かつ正しい溶
接を行うことができる。

〔実施例〕

次に本発明に係るボックス材の各実施例を溶接手順を含
めて図面により説明する。第１図に示すように、このボ
ックス材１０内に取付けられる半ダイヤフラム１１の基
本的形状は、ボックス材１０の内周における一面に溶接
される上端溶接辺１６と、この上端溶接辺１６の両側に
位置する一対の平行した両側溶接辺１４．１５とを有し
、前記上端溶接辺１６と平行した残りの一辺が、ボック
ス材１０内の一面とは隔離された非溶接辺１３となって
いる。そしてこの半ダイヤフラム１１は、ボックス材１
０内に対して、前記非溶接辺１３と平行した上端溶接辺
１６が、該ボックス材１０における梁材２の接合面１０
ａと対応し、前記梁材接合面１０ａに隣接するボックス
材１０の両側面１０ｂ、１０Ｃに前記両側溶接辺１４．
１５が対応するような形で該ボックス材１０内に三辺溶
接される。

また前記の半ダイヤフラム１１の具体的な実施態様とし
ては、第２図に示すような形状の半ダイヤフラムＩＩＡ
と、第３図に示すような形状の半ダイヤフラムＩＩＢと
、第４図に示すような形状のダイヤフラムＩＩＣ及び第
５図に示すような形状の半ダイヤフラム１１０とがある
。第２図、第４図及び第５図に示す半ダイヤフラム１１
Ａ、ＩＩｃ及び１１０は、第６図、第８図及び第９図に
示すようにボックス材１０を三面組の状態として半ダイ
ヤフラムを溶接する場合に用いられ、第３図に示す半ダ
イヤフラムＩＩＢは、第７図に示すようにボックス材１
０を四面組の状態とした後に半ダイヤフラムを溶接する
場合に用いられる。

第２図に示す半ダイヤフラムＩＩＡは、基板１２の下端
が非溶接辺１３となっており、この非溶接辺１３の両側
と上端とが夫々ボックス材１０の三つの内面に対する溶
接辺１４．１５．１６となっている。前記の平行する二
つの両側溶接辺１４゜１５は、夫々の辺縁の前後両面に
裏当金１７，１８が設けられることにより、該溶接辺１
４．１５の端面にエレクトロスラグ溶接用の凹溝１９が
形成されている。そして、この凹溝１９の下端には、こ
の凹溝始端を閉じるようなタブ２０が両裏当金１７．１
８の下端に溶接されるが、このタブ２０の凹溝閉塞面に
は、凹溝１９に沿って挿入されるエレクトロスラグ溶接
ノズル２２の先端が、該凹溝１９の下端中心位置に正し
くセットできるような案内窪み２１が設けられている。

また非溶接辺１３と平行する上端溶接辺１６は、該辺縁
の後面にのみ裏当金２３を有し、該溶接辺１６の前面が
露呈した開先面となっている。

一方、第３図に示す半ダイヤフラムＩＩＢは、前記の半
ダイヤフラムＩＩＡと基本的に同じ構成となっているが
、上端溶接辺１６が、その辺縁の前後に裏当金２３．２
４を設けることによって、該溶接辺１６の端面にエレク
トロスラグ溶接用の凹溝２５が形成されるようになって
いる点で、前記半ダイヤフラムＩＩＡと相違している。

また第４図に示す半ダイヤフラムＩＩＣは、上端溶接辺
１６が前記裏当金２３．２４を設けることによってエレ
クトロスラグ溶接用の凹溝２５が形成され、平行する二
つの両側溶接辺１４．１５は夫々の辺縁の後面にのみ裏
当金１７を有し、前面が露呈した開先面となっている。

さらに第５図に示す半ダイヤフラムＩＩＤは、上端溶接
辺１６及び両側溶接面１４．１５の三辺が、いずれも辺
縁の後面に裏当金１７．２３を有し、前面が露呈した開
先面によって形成されている。

第６図は、第２図に示す半ダイヤフラムＩＩＡを用いて
、ボックス材１０を三面組の状態で溶接する場合の溶接
工程を示している。この場合では、まず第６図ａのよう
に一枚のフランジ２６ａとその両側の二枚のウェブ２７
ａ、２７ｂとにより三面組されたボックス材１０の内部
に半ダイヤフラムＩＩＡを倒立させて上＠溶接辺１６が
下面のフランジ２６ａと接するように配置し、同図すの
ように該溶接辺１６の開先面とフランジ２６ａとをＣＯ
２溶接２８により溶接する。次に同図Ｃのように前記両
ウェブ２７ａ、２７ｂの上に別のフランジ２６ｂを乗せ
て四面組を行い、これにより密閉されたボックス材ｌＯ
としたのち、同図ｄのようにウェブ２７ａ、２７ｂを水
平とした状態で、ボックス材１０の四隅におけるかと継
手をサブマージアーク溶接２９によりシーム溶接する。

次に同図ｅのように、半ダイヤフラムＩＩＡの上端溶接
辺１６が溶接されているフランジ２６ａの両端部に開孔
部３０を設けて、半ダイヤフラム１１Ａにおける両側溶
接辺１４．１５の凹溝１９上端を貫通させたのち、同図
ｆのように、夫々の凹溝１９の上端開孔部３０から、エ
レクトロスラグ溶接ノズル２２を凹１１９内中心線に沿
って正しく挿入し、該ノズル先端を凹溝１９の下端にお
けるタブ２０の中心に設けられた案内窪み２１内にセッ
トしたのち、エレクトロスラグ溶接３１を行う。

なお、上記の実施例では、半ダイヤフラム１ＩＡＯ向き
を上端溶接辺１６がフランジ２６ａと溶接されるような
形に配置した場合の例であるが、梁材の接合方向によっ
ては、特に図示しないが、前記半ダイヤフラムＩＩＡの
向きを上端溶接辺１６といずれか一方のウェブ２７ａも
しくは２７ｂとが溶接されるような形としてもよい。

次に第７図は、第３図に示す半ダイヤフラム１１Ｂを用
いて、ボックス材１０を四面組の状態で溶接する場合の
溶接工程を示している。

この場合では、まず第７図ａのように一対のフランジ２
６ａ、２６ｂと一対のウェブ２７ａ、２７ｂとを四面組
しつつ、内部に半ダイヤフラムｌＩＢを上端溶接辺１６
が下面のフランジ２６ａと接するように配置する。次に
同図すのように、ボックス材１０を横倒しにしてウェブ
２７ａ、２７ｂを水平とし、このウェブの両縁に設けら
れた切欠き開孔部（図示せず〉を通して、半ダイヤフラ
ムＩＩＢにおける上端溶接辺１６の凹溝２５内にエレク
トロスラグ溶接ノズル２２を挿入し、まず該上端溶接辺
１６とフランジ２６ａとをエレクトロスラグ溶接３２に
よって溶接する。次に同図Ｃのように、両ウェブ２７ａ
、２７ｂにおける片側のかと継手上に形成された前記エ
レクトロスラグ溶接３２の突出端３３をガウジング等に
より除去して、同図ｄのように夫々のウェブ２７ａ、２
７ｂのかど継手をサブマージアーク溶接３４によりシー
ム溶接する。次いで同図ｅのように、半ダイヤフラムＩ
ＩＢの上端溶接辺１６が溶接されているフランジ２６ａ
の両端部に開口部３０を設けて、半ダイヤフラムＩＩＢ
における両側溶接辺１４゜１５の凹溝１９上端を貫通さ
せたのち、同図ｆのように、夫々の凹溝１９の上端開口
部３０からエレクトロスラグ溶接ノズル２２を凹溝１９
内中心線に沿って正しく挿入し、該ノズル先端を凹溝１
９の下端におけるタブ２０の中心に設けられた案内窪み
２１内にセットしてから、エレクトロスラグ溶接３５を
行う。

なお、この実施例は、前記第６図の場合と同じように、
半ダイヤフラムＩＩＢの向きを上端溶接部１６がフラン
ジ２６ａと溶接されるような形に配置した場合の例であ
るが、この四面組の場合も前記と同様に半ダイヤフラム
ＩＩＢの向きを上端溶接部１６といずれか一方のウェブ
２７ａもしくは２７ｂとが溶接されるような形としても
よい。

第８図は、第４図に示す半ダイヤフラム１１Ｃを用いて
、ボックス材１０を三面組の状態で溶接する場合の溶接
工程を示している。この場合では、まず第８図ａのよう
に一枚のフランジ２６ａとその両側の二枚のウェブ２７
ａ、２７ｂとによって三面組されたボックス材１０の内
部に半ダイヤフラム１１Ｃを倒立させて上端溶接部１６
が下面のフランジ２６ａと接するように配置し、同図す
のように開先面からなる両側溶接辺１４．１５と両ウェ
ブ２７ａ、２７ｂとをＣ０ｇ溶接３６により溶接する。

次に同図Ｃのように両ウェブ２７ａ。

２７ｂの上に別のフランジ２６ｂを乗せて四面組を行い
、これにより密閉されたボックス材１０としたのち、同
図ｄのようにウェブ２７ａ、２７ｂを水平とした状態で
、ボックス材１０の四隅におけるかと継手をサブマージ
アーク溶接２９によりシーム溶接する。

次に同図ｅのように、両ウェブ２７．ａ、２７ｂにおけ
る上端溶接部１６の両端が位置する部分に開孔部３０を
設けて、該上端溶接部１６の両端を貫通させたのち、同
図ｆのように核部の凹溝２５の上端開孔部３０からエレ
クトロスラグ溶接ノズル２２を該凹溝２５の下端開孔部
３０まで正しく挿入し、この状態でエレクトロスラグ溶
接３７を行う。

第９図は、第５図に示す半ダイヤフラムＩＩＤを用いて
ボックス材１０を三面組の状態で溶接する場合の溶接工
程を示している。この場合では、第９図ａのようにフラ
ンジ２６ａと両ウェブ２７ａ、２７ｂからなるボックス
材１０内に半ダイヤフラム１１Ｄを前記と同様に倒立状
態で配置し、同図すのように夫々開先面からなる上端溶
接部１６と両側溶接辺１４．１５とを各々ＣＯ，溶接３
８により溶接する。次に同図Ｃのように両ウェブ２７ａ
、２７ｂ上に残るフランジ２６ｂを乗せて四面組を行い
、同図ｄのようにウェブ２７ａ、２７ｂを水平とした状
態でボックス材の四隅におけるかと継手をサブマージア
ーク溶接２９によりシーム溶接する。

〔効果〕

以上に述べたように、本発明に係るボックス材では、プ
レースや梁材等が一面にのみ接合される部分に設けられ
るダイヤフラムを、三辺がボックス材内周面の三面と溶
接され、残る一辺がボックス材内周面の一面とは隔離さ
れる非溶接辺となるような形状の半ダイヤフラムとし、
この半ダイヤフラムを非溶接辺と平行した上端溶接部が
ボックス材の梁材等接合面と対応するような向きで、該
ボックス社内に三辺溶接されるように取付けたので、こ
の半ダイヤフラムをもって単一梁材等を有するボックス
材部分の強度を充分に設計応力に対応できるものとする
ことができる。しかもこの半ダイヤフラムでは三辺溶接
で足りるため、従来のボックス材のようにダイヤフラム
の四辺を全て溶接するものと比較して、溶接工程におけ
る作業能率の向上と、コストの低減化を図ることができ
る。

また、特に第２図及び第３図で示した半ダイヤフラムの
ように、非溶接辺の両側に位置する両側辺をエレクトロ
スラグ溶接により溶接するような半ダイヤフラムを用い
る例では、これらの両側溶接辺の凹溝下端にタブを設け
るようにしたので、半ダイヤフラムにおける非溶接辺が
ボックス社内の中空部分に位置していても、このタブを
介してボックス社内の中空部分からエレクトロスラグ溶
接をスタートさせることができ、三辺溶接形の半ダイヤ
フラムでもボックス内に対し支障なく溶接することがで
きる。更にこの両側溶接辺の凹溝下端に設けられるタブ
は、凹溝の中心線と合致する部分に溶接ノズルの案内窪
みを有しているので、該凹溝内を通して外部からでは確
認しがたいタブの部分にエレクトロスラグ溶接ノズルの
先端を挿入した際に、該ノズル先端を自動的に凹溝の中
心部に正しくセットすることができ、その状態で溶接を
スタートすることにより正確な溶接を行うことができる
、従ってこの発明によれば、−面にのみプレースや梁材
等が接合されている部分のボックス材を合理的かつ経済
的に製造できるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るボックス材の断面形状を示す断面
図、第２図乃至第５図はいずれも本発明に係るボックス
材に使用される半ダイヤフラムの実施例を示す構造説明
図、第６図は第２図の半ダイヤフラムによるボックス材
の製造工程説明図、第７図は第３図の半ダイヤフラムに
よるボックス材の製造工程説明図、第８図は第４図の半
ダイヤフラムによるボックス材の製造工程説明図、第９
図は第５図の半ダイヤフラムによるボックス材の製造工
程説明図、第１０図は従来のボックス材の構造を示す断
面図である。 １０：ボックス材、 １１Ａ、１１Ｂ、ＩＩｃ、ＩＩＤ　：半ダイヤフラム、
１２：基板、１３：非溶接辺、１４．１５：両側溶接辺
、１６：上端溶接辺、　１７．１８．２３．２４　：裏
当金、１９．２５　：凹溝、　　２０：溶接スタートタ
ブ、２１：案内窪み、２２：エレクトロスラグ溶接ノズ
ル、２６ａ、２６ｂ：フランジ、　２７ａ、２７ｂ：ウ
ェブ、２８．３６．３８　：　Ｃｏ２溶接、 ２９．３４　：サブマージアーク溶接、　３０：開孔部
、３１．３２．３５．３７　：エレクトロスラグ溶接特
許　出願人　　　川田工業株式会社 ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、１０ Ｌ’Ｊ 囚

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）箱形断面の鉄骨柱状体内に補強用ダイヤフラムを
   所定間隔毎に溶接した建築用の鉄骨柱ボックス材におい
   て、該ボックス材の外周面の一面にのみ梁材等が接合さ
   れる部分の前記ダイヤフラムを、三辺がボックス材内周
   面の三面と溶接され、残る一辺がボックス材内周面の一
   面とは隔離した非溶接辺とされる半ダイヤフラムとし、
   該半ダイヤフラムをその非溶接辺と平行した上端溶接辺
   がボックス材の前記梁材等接合面と対応するような向き
   でボックス材内周面に前記上端溶接辺と両側溶接辺とが
   夫々三辺溶接されることを特徴とする半ダイヤフラムに
   よる鉄骨柱ボックス材。
2. （２）ボックス材内に設けられる半ダイヤフラムの三つ
   の溶接辺のうち、非溶接辺と平行した上端溶接辺が開先
   面によりＣＯ＿２溶接され、該上端溶接辺の両側に位置
   する両側溶接辺が裏当金を介して形成される凹溝により
   エレクトロスラグ溶接され、該両側溶接辺の凹溝下端に
   は、エレクトロスラグ溶接ノズルの先端を該凹溝の下端
   中心位置へセットできる案内窪みをもった溶接スタート
   タブが設けられている請求項１に記載の半ダイヤフラム
   による鉄骨柱ボックス材。
3. （３）ボックス材内に設けられる半ダイヤフラムの三つ
   の溶接辺がいずれも裏当金を介して形成される凹溝によ
   りエレクトロスラグ溶接され、これらの各溶接辺のうち
   、非溶接辺の両側に位置する両側溶接辺の凹溝下端には
   、エレクトロスラグ溶接ノズルの先端を該凹溝の下端中
   心位置へセットできる案内窪みをもった溶接スタートタ
   ブが設けられている請求項１に記載の半ダイヤフラムに
   よる鉄骨柱ボックス材。
4. （４）ボックス材内に設けられる半ダイヤフラムの三つ
   の溶接辺のうち、非溶接辺と平行した上端溶接辺が裏当
   金を介して形成される凹溝によりエレクトロスラグ溶接
   され、該上端溶接辺の両側に位置する両側溶接辺が開先
   面によりＣＯ＿２溶接される請求項１に記載の半ダイヤ
   フラムによる鉄骨柱ボックス材。
5. （５）ボックス材内に設けられる半ダイヤフラムの三つ
   の溶接辺が、いずれも開先面によりＣＯ＿２溶接される
   請求項１に記載の半ダイヤフラムによる鉄骨柱ボックス
   材。